課時5觀察電容器的充、放電現(xiàn)象練習(xí)使用多用電表

實驗整金

一、觀察電容器的充、放電現(xiàn)象

［實驗原理圖］

［基本實驗要求］

1.實驗?zāi)康?/p>

⑴通過傳感器結(jié)合計算機(jī)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。

⑵掌握應(yīng)用計算機(jī)及傳感器采集數(shù)據(jù)信息。

2.實驗原理

電流傳感器是采用霍爾元件測量電路中的電流及其變化規(guī)律,并借助

于計算機(jī)將電流及其變化規(guī)律顯現(xiàn)出來。因此可以將電流傳感器與計

算機(jī)相連,能在幾秒鐘時間內(nèi)畫出電流隨時間變化的圖像。

觀察電容器充電的電路圖觀察電容器放電的電路圖

3.實驗器材

電流傳感器、計算機(jī)、定值電阻R、直流穩(wěn)壓電源(8V)、耐壓10V

以上電容為50UF的電解電容器、單刀雙擲開關(guān)、單刀開關(guān)、導(dǎo)

線等。

4.實驗步驟

⑴觀察電容器充電現(xiàn)象

①按照“觀察電容器充電的電路圖”連接好電路。

②閉合開關(guān)，給電容器充電。

③根據(jù)傳感器傳遞給計算機(jī)的電流信息,通過計算機(jī)中的軟件將傳感

器收集的信息擬合成I-t圖像，仔細(xì)觀察1-t圖像,可以分析出電容器

充電時電流隨時間變化的規(guī)律（如圖所示）。

⑵觀察電容器放電現(xiàn)象

①按照“觀察電容器放電的電路圖”連接好電路。

②先將開關(guān)S扳向1,給電容器充電完畢后,將開關(guān)S扳向2,電容器將

通過電阻R放電。

③根據(jù)傳感器傳遞給計算機(jī)的電流信息,通過計算機(jī)中的軟件將傳感

器收集的信息擬合成I-t圖像，仔細(xì)觀察I-t圖像,可以分析出電容器

放電時電流隨時間變化的規(guī)律（如上圖所示）。

［方法技能總結(jié)］

1.注意事項

⑴電流表要選用小量程的靈敏電流計。

⑵要選擇大容量的電容器。

⑶實驗要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。

⑷在做放電實驗時，在電路中串聯(lián)一個電阻，以免燒壞電流表。

2.實驗數(shù)據(jù)處理

若實驗電路中直流電源電壓為8V。

⑴在圖中畫出一個如上圖所示豎立的狹長矩形（△t很?。拿娣e

的物理意義表不在At時間內(nèi)通過電流傳感器的電荷量。整個圖像與

橫軸所圍的面積的物理意義是整個充電或放電時間內(nèi)通過電流傳感

器的電荷量,也等于充滿電后或放電開始射電容器極板上的電荷量。

⑵估算電容器充電或放電過程中電荷量的方法是:先算出一個小方

格代表的電荷量,然后數(shù)出整個圖像與橫軸所圍的面積中的方格數(shù)

（大于半個的按一個方格計算,小于半個的舍棄）。則電容器充電或放

電過程中電荷量為一個小方格代表的電荷量乘以方格數(shù)。

（3）電容器兩極板之間的電壓等于電源電動勢，由電容器定義式C韋估

算出電容器的電容C。

3.誤差分析

本實驗中的誤差來源主要取決于電流傳感器的靈敏度與計算機(jī)數(shù)據(jù)

收集處理軟件的準(zhǔn)確性。

二、練習(xí)使用多用電表

［實驗原理圖］

表盤

指

計

定

R歐

姆

絲

謝

選

零

擇

旋

鈿

開

關(guān)

［基本實驗要求］

L實驗?zāi)康?/p>

(1)了解多用電表的構(gòu)造和原理,掌握多用電表的使用方法。

⑵會使用多用電表測量電壓、電流和電阻。

⑶會使用多用電表測量二極管的正、反電阻，并據(jù)此判斷二極管的正、

負(fù)極。

(4)會用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。

2.實驗原理

⑴多用電表由一只靈敏的電流表(表頭)與若干元件組成測量電路，

每進(jìn)行一種測量時只使用其中的一部分電路,其他部分不起作用。

⑵多用電表的表面結(jié)構(gòu)如實驗原理圖，其表面分為上、下兩部分。上

半部分為表盤，共有三條刻度線,最上面的刻度線的左端標(biāo)有“8”，

右端標(biāo)有“0”，是用于測電阻的，其他的刻度線均是左端為“0”；中

間的刻度線是用于測電流和直流電壓的，其刻度是均勻的，最下面的

一條刻度線左側(cè)標(biāo)有“V”，是用于測交流電壓的，其刻度是不均

勻的。

多用電表的下半部分為選擇開關(guān),開關(guān)周圍標(biāo)有測量功能的區(qū)域及量

程。將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋，多用電表就能測電流;將多

用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電壓擋或歐姆擋，就可用于測量電壓或電阻。

⑶選擇開關(guān)選擋原則

①測電壓、電流時，為了減小讀數(shù)誤差,所選量程應(yīng)使指針盡可能有較

大的偏轉(zhuǎn)角度。

②測電阻時,為了減小讀數(shù)誤差,指針應(yīng)指在表盤:到;的部分，即中央

JJ

刻度附近。

⑷多用電表的表面還有一對正、負(fù)插孔。紅表筆插正插孔，黑表筆插

負(fù)插孔。插孔上面的旋鈕叫歐姆調(diào)零旋鈕，用它可進(jìn)行歐姆調(diào)零。另

外,在表盤和選擇開關(guān)之間還有一個指針定位螺絲,用它可進(jìn)行機(jī)械

調(diào)零，即旋轉(zhuǎn)該指針定位螺絲,可使指針(在不接入電路中時)指在左

側(cè)零刻度。

3.實驗器材

多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、

定值電阻(大、中、小)三個。

4.實驗步驟

⑴觀察多用電表的外形,認(rèn)識選擇開關(guān)的測量項目及量程。

⑵檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置。若不指零,

則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。

(3)將紅、黑表筆分別插入“+”插孔。

(4)測量小燈泡的電壓

①按如圖甲所示連好電路。

②選擇直流電壓擋合適的量程,將多用電表選擇開關(guān)旋到相應(yīng)位置。

③用紅、黑表筆使多用電表跟小燈泡并聯(lián)，注意使電流從插孔流

入多用甩表，從插孔流出多用電表,檢查無誤后再閉合開關(guān)S。

④根據(jù)擋位所指的量程以及指針?biāo)傅目潭戎?讀出電壓表的示數(shù)。

(5)測量小燈泡的電流

①按如圖乙所示連好電路。

②選擇電流擋合適的量程，將多用電表選擇開關(guān)旋到相應(yīng)位置。

③測量時應(yīng)使電表與待測電路串聯(lián)。使電流從紅表筆流入(即紅表筆

接與電源正極相連的一端)，從黑表筆流出(即黑表筆接與電源負(fù)極相

連的一端)，檢查無誤后再閉合開關(guān)So

④根據(jù)擋位所指的量程以及指針?biāo)傅目潭戎担x出電流表的示數(shù)。

(6)測量定值電阻

①根據(jù)被測電阻的大約阻值,選擇合適的倍率，把兩表筆短接,觀察指

針是否指歐姆表的“0”刻度，若不指歐姆表的“0”刻度，調(diào)節(jié)歐姆

表的調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處。

②將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩(wěn)定后讀數(shù)。

③讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，觀察選擇開關(guān)所對應(yīng)的歐姆擋的

倍率,用讀數(shù)乘以倍率，即得測量結(jié)果。

④測量完畢,將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。

⑺研究二極管的單向?qū)щ娦?/p>

①測正向電阻:用多用電表的歐姆擋,選擇開關(guān)撥到“X10”的位置

上,將兩表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零后,將黑表筆接觸二極管的正極，紅表

筆接觸二極管的負(fù)極，穩(wěn)定后讀取示數(shù)并乘上倍率求出正向電阻。

②測反向電阻:將多用電表的選擇開關(guān)旋至高倍率的歐姆擋(例如

“XIk”)，變換擋位后，須再次把兩表筆俎接調(diào)零，將黑表筆接觸二

極管的負(fù)極,紅表筆接觸二極管的正極,穩(wěn)定后讀取示數(shù)乘上倍率求

出反向電阻。

(8)探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件

判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象

電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù)說明無電源

電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同

二極管歐姆擋正接時示數(shù)很小,反接時示數(shù)很大

指針先指向某一小阻值后逐漸增大到“8”，

電容器歐姆擋

且指針擺動越來越慢

電感線圈歐姆擋示數(shù)由“8”逐漸減小到某一較小固定示數(shù)

⑼整理實驗器材。

［方法技能總結(jié)］

1.注意事項

⑴讀數(shù)注意事項

①選擋:測量電壓、電流時,指針偏到滿偏刻度;以上位置誤差較小，

測量電阻時,指針偏轉(zhuǎn)到中間刻度左右處誤差較小。測量時選擇相應(yīng)

測量項目的合適擋位,指針偏轉(zhuǎn)恰當(dāng)時再讀數(shù)。

②讀數(shù):歐姆擋是倍率擋，即讀出的示數(shù)再乘上相應(yīng)的倍率，電流擋、

電壓擋是量程范圍。

⑵多用電表使用注意事項

①表內(nèi)電源正極接黑表筆，負(fù)極接紅表筆，但是紅表筆插入“+”孔，

黑表筆插入“-”孔，注意電流的實際方向應(yīng)為“紅入”“黑出”。

②區(qū)分“機(jī)械零點”與“歐姆零點”。機(jī)械零點是表盤刻度左側(cè)的

“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤

右側(cè)的“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。

③由于歐姆擋表盤難以估讀,測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字,讀數(shù)時

注意乘上相應(yīng)的倍率。

④使用多用電表時，手不能接觸表筆的金屬桿，特別是在測電阻時，更

應(yīng)注意不要用手接觸表筆的金屬桿。

⑤測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開，否則不但影響測量

結(jié)果,甚至可能損壞電表。

⑥測電阻時每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。

⑦使用完畢,選擇開關(guān)要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。長期不用,

應(yīng)把表內(nèi)電池取出。

2.數(shù)據(jù)處理

(1)測電阻時,電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。

⑵測電流或電壓時,讀數(shù)要注意最小分度和估讀規(guī)則。

3.誤差分析

(1)電池用舊后，電動勢會變小，內(nèi)電阻會變大,致使電阻測量值偏大，

要及時換電池。

⑵歐姆表的表盤刻度不均勻,估讀時易帶來誤差。

⑶由于歐姆表刻度的非線性,表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會使誤差

增大，因此要選用恰當(dāng)?shù)膿跷?使指針指在中值附近。

(4)讀數(shù)時的觀測易形成偶然誤差,要垂直表盤正對指針讀數(shù)。

e-----------/夯實考點匚

實驗原理與實驗步驟

［典例1］電路中電流大小可以用電流傳感器測量，用電流傳感器和計

算機(jī)可以方便地測出電路中電流隨時間變化的曲線。某興趣小組要測

定一個電容器的電容，選用器材如下：

待測電容器(額定電壓為16V)；電流傳感器和計算機(jī);直流穩(wěn)壓電源;

定值電阻R。=100Q;單刀雙擲開關(guān)；導(dǎo)線若干。

實驗過程如下：

①按照圖甲正確連接電路。

②將開關(guān)S與1端連接，電源向電容器充電。

③將開關(guān)S擲向2端,測得電流隨時間變化的I-t圖線如圖乙中的實

線a所示。

④利用計算機(jī)軟件測出IT曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積。

12

尻K［按計算機(jī)

|傳贏T........

ITr

甲

請回答下列問題：

⑴已知測出的I-1曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為42.3mA-s,則電

容器的電容OFo

⑵若將定值電阻換為R=180。，重復(fù)上述實驗步驟，則電流隨時間變

化的I-t圖線應(yīng)該是圖丙中的虛線（選填“b”“c”或“d”）。

解析：（1）由I-t圖像得到開始時電流為1=90mA=0.09A,故最大電壓

為U=IR°=0.09AX100Q=9V,故電容為為彳］。③眸4.7X103F。

⑵換用180Q的電阻，則根據(jù)I產(chǎn)粵,故第2次實驗的最大電流小些，

故不是b;根據(jù)Q產(chǎn)CL可知兩條曲線分別與坐標(biāo)軸所圍的面積相等,故

不是d,而應(yīng)是Co

答案：（1）4.7X103（2）c

［變式1］在“練習(xí)使用多用電表”的實驗中，

（1）下列說法正確的是o

A.在測量電阻時,更換倍率后不用重新進(jìn)行調(diào)零

B.在測量電流時,更換量程后必須重新進(jìn)行調(diào)零

C.在測量未知電阻忖，必須先選擇倍率最大擋進(jìn)行試測

D.在測量未知電流時,必須先選擇電流最大量程進(jìn)行試測

⑵用如圖所示的多用電表測量電阻，圖中K、S、T分別是對應(yīng)部件的

代號，請根據(jù)下列步驟完成電阻測量。

①旋動部件（填代號,下同），使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線。

②將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“X100”的位置。

③將插入“+”插孔的表筆短接，旋動部件，使指針對

準(zhǔn)電阻的（選填“0刻線”或“8刻線”）o

④將兩表筆分別與待測電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小。為了得到

比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項中挑出合理的步驟,并按

的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測量。

A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“X1k”的位置

B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“X10”的位置

C.將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接

D.將兩表筆短接,旋動合適部件,對電表進(jìn)行校準(zhǔn)

解析：（1）用多用電表測量電阻時,更換倍率后都必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)

零,選項A錯誤；測量電流前需要進(jìn)行機(jī)械凋零,更換量程時不需要再

次進(jìn)行調(diào)零,選項B錯誤;在測量未知電阻時?，必須先用電壓表測試電

阻內(nèi)是否帶有電源,再大致估計電阻大小選擇大致倍率,故選項C錯

誤;在測量未知電流時,必須選擇電流最大量程進(jìn)行試測,避免燒壞電

表,故選項D正確。

(2)機(jī)械調(diào)零應(yīng)旋動S,使指針對準(zhǔn)1=0或Q-8；歐姆調(diào)零應(yīng)旋動T,

使指針對準(zhǔn)電阻的“0刻線”。指針偏轉(zhuǎn)角度小，說明待測電阻大，所

選倍率小,應(yīng)改選更大的倍率,重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,所以應(yīng)按ADC順序

操作。

答案：(1)1)(2)①S③T0刻線④ADC

必建數(shù)據(jù)處理和誤差分析

［典例2］在測定電容器電容值的實驗中，將電容器、電壓傳感器、阻

值為3kQ的電阻R、電源、單刀雙擲開關(guān)按圖甲所示電路圖進(jìn)行連

接。先使開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，充電完畢后把開關(guān)S

擲向2端，電容器放電,直至放電完畢。實驗得到的與電壓傳感器相連

接的計算機(jī)所記錄的電壓隨時間變化的u-t曲線如圖乙所示，圖丙為

由計算機(jī)對圖乙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄的“峰值”及曲線與時間軸所

丙

⑴根據(jù)圖甲所示的電路，觀察圖乙可知,充電電流與放電電流方向—

（選填“相同”或“相反”），大小都隨時間（選填“增加”

或“減小”）O

⑵該電容器的電容值為F（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（3）某同學(xué)認(rèn)為，仍利用上述裝置,將電壓傳感器從電阻兩端改接在電

容器的兩端,也可以測出電容器的電容值。請你分析并說明該同學(xué)的

說法是否正確。

解析：（1）由圖乙可知，充電和放電時R兩端的電勢相反,則說明流過

的電流方向相反；電壓均隨時間減小，所以說明電流均在減小。

⑵根據(jù)歐姆定律可知I=p圖像的面積表示Ut,則可知圖像面積與R

的比值表示電荷量;則可知充電過程最大電荷量Q=黑C=0.0609C,

由c=Q=00609F=1.ox10-2Fo

U6

（3）正確，因為當(dāng)開關(guān)S與2連接，電容器放電的過程中，電容器C與電

阻R上的電壓大小相等，因此通過對放電曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后記錄的

“峰值UJ及曲線與時間軸所圍“面積S”，仍可應(yīng)用C二引言計算

電容值。

答案：⑴相反減?。?）1.0X10-2⑶見解析

［變式2］如圖甲所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件，某同學(xué)使

用多用電表對其進(jìn)行探測。

甲乙

⑴在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不指在左邊“0”刻度線處,應(yīng)先調(diào)

整圖乙中多用電表的（選填“A”“B”或“C”）。

⑵在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間是否存在電源時,

一表筆接a,另一表筆應(yīng)（選填“短暫”或“持續(xù)”）接匕同

時觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。

⑶在判定黑箱中無電源后，將選擇開關(guān)旋至“XI”擋，調(diào)節(jié)好多用

電表,測量各接點間的限值。測量中發(fā)現(xiàn),每對接點間正反向阻值均相

等，測量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時，多用電表的示數(shù)如圖乙

所示。

請將記錄表補充完整,并在圖甲的黑箱圖中畫出一種可能的電路。

兩表筆接的接點多用電表的示數(shù)

a、b________Q

a、c10.0Q

b、c15.0Q

解析：⑴A是機(jī)械調(diào)零旋鈕,B是歐姆調(diào)零旋鈕,C是功能選擇開關(guān)，故

選Ao

⑵為防止a、b間存在高壓電源在持續(xù)接通時燒壞電表,應(yīng)采用短暫

接觸的方式。

(3)正反向阻值相等說明兩接點間無二極管。由題圖乙可以讀出a、b

間限值為5.0Q。因黑箱內(nèi)只有三個阻值相等的電阻，由表內(nèi)數(shù)據(jù)b、

c間電阻等于a、b間電阻與a、c間電阻之和，故可推測a、b間電阻

與a、c間電阻相串聯(lián)。又因a、c間阻值是a、b間阻值的2倍，故a、

b間有一個電阻時,a、c間兩個電阻串聯(lián);a、c間有一個電阻時,a、b

間兩個電阻并聯(lián)。

答案：(1)A(2)短暫(3)5.0如圖所示

6^2實驗拓展與創(chuàng)新

考向1用多用電表檢查電路故障

高中階段對電路故障的考查只限于斷路和短路兩種，且故障一般只有

一處。

(1)斷路故障的檢測方法

①將多用電表撥到電壓擋作為電壓表使用。

a.將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)不為零，說明電源良好,若電壓

表示數(shù)為零，說明電源損壞。

b.在電源完好時,再將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián)。若電壓表

的示數(shù)為零,則說明該部分電路完好,若電壓表示數(shù)等于電源電動勢,

則說明該部分電路中有斷路。

②將電流表串聯(lián)在電路中，若電流表的示數(shù)為零,則說明與電流表串

聯(lián)的部分電路斷路。

③用歐姆擋檢測

將各元件與電源斷開,然后接到紅黑表筆間，若有阻值說明元件完好，

若電阻尢窮大說明比元件斷路。不能用歐姆表檢測電源的情況。

(2)短路故障的檢測方法

①將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零，說明電源被短路;若電壓

表示數(shù)不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。

②用電流表檢測，串聯(lián)在電路中的電流表若示數(shù)不為零，故障應(yīng)是

短路。

［典例3］如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標(biāo)號。在

開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障,需要檢測

的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點。

為了檢測小燈泡、開關(guān)以及3根導(dǎo)線：

⑴在連接點1、2已接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的擋

進(jìn)行檢查。

⑵在連接點1、2同時斷開的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的

擋進(jìn)行檢查。

(3)在開關(guān)閉合情況下,若測得3、4兩點間的電壓接近電源的電動勢,

則表明。

解析：（1）在連接點1、2已接好的情況下，電源接入電路，應(yīng)當(dāng)選用多

用電表的電壓擋進(jìn)行檢查；

⑵在連接點1、2同時斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的歐姆擋進(jìn)

行檢查；

（3）在開關(guān)閉合情況下，若測得3、4兩點間的電壓接近電源的電動勢,

則表明多用電表電壓擋與電源構(gòu)成通路,小燈泡斷路。

答案：（1）電壓（2）歐姆（3）小燈泡斷路

考向2實驗器材的創(chuàng)新

［典例4］某課外興趣小組設(shè)計了一個測定電容器電容的實驗方案,其

實驗原理如圖甲所示,E為電池組、C為待測電容器、G為檢流計（可

測微弱電流）、R'為滑動變阻器、R是定值電阻、V是電壓表,S'、S

為開關(guān)。實驗步驟如下：

按圖連接電路。

A.閉合S',調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為某確定值。

B.閉合S,給電容器充電，當(dāng)電容器兩端電壓穩(wěn)定時,記下此時的電壓

表讀數(shù)U。及檢流計示數(shù)ico

C.斷開S和S',同時開始計時,每隔5s讀取并記錄一次電流值,直

到電流為零。

D.以放電電流為縱坐標(biāo)、放電時間為橫坐標(biāo)，作出圖像。

E.改變Uc的值,重復(fù)上述步驟(除A以外)。

F.整理器材。

(l)S'、S閉合前滑動變阻器滑片應(yīng)調(diào)到(選填“a”或

“b”)端。

(2)閉合S后電壓表示數(shù)變化應(yīng)該是(選填“變大”或

“變小”)。

(3)現(xiàn)有本實驗可供選擇的待測電容器G(約0.6X103pF)、Cz(約

0.6X102uF)、C3(約1X10,uF)和定值電阻R1(50。)、《(1000。)、

RK10kQ),為保證足夠的放電時間，電容器應(yīng)該選，定值電

阻應(yīng)該選(填代號)。

(4)圖乙是本次實驗當(dāng)Uc=2.5V時描出的ic-t圖像，由圖可求得所測

電容器電容C二uF(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

解析：(1)由題圖可知，滑動變阻器是分壓式接入電路,因此當(dāng)S，、S

閉合前滑動變阻器滑片應(yīng)調(diào)到a端,使得所測電路的電壓為零,從而

確保安全。

(2)閉合S后,接入電阻與滑動變阻器并聯(lián),導(dǎo)致總電阻減小,則總電

流增大，干路電阻分壓增大，那么電壓表兩端的電壓會變小。

(3)因電容器電容越大,在相同電壓下儲存電荷越多，放電回路電阻越

大,放電電流越小,有利于保證足夠的放電時間，故選C3和R3O

⑷由ic-t圖像可矢IQMgxiOOXIO"02.9X10-3C;根據(jù)C4可

知,0箕乂10一3心1乂103uF。

2.5

答案：(l)a(2)變小(32R3(4)1X10，

考向3實驗原理的拓展

［典例5］在物理課外活動中，某同學(xué)制作了一個簡單的多用電表，圖

甲為電表的電路圖。已知選用的電流表內(nèi)阻幾刁0。、滿偏電流L二

10mA,當(dāng)選擇開關(guān)接3時為量程250V的電壓表。該多用電表表盤如

圖乙所不，下排刻度均勻,C為上排刻度線的中間刻度，由于粗心，上排

刻度線對應(yīng)數(shù)據(jù)沒有標(biāo)出。

⑴若指針指在圖乙所示位置，選擇開關(guān)接1時其讀數(shù)為；選

擇開關(guān)接3時其讀數(shù)為o

⑵為了測量多用電表內(nèi)電源的電動勢,該同學(xué)在實驗室找到了一個

電阻箱，設(shè)計了如下實驗：

①將選擇開關(guān)接2,紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)R的阻值使電表指針滿偏。

②將電表紅、黑表筆與電阻箱相連,調(diào)節(jié)電阻箱使電表指針指在c處,

此時電阻箱的示數(shù)如圖丙，則C處刻度應(yīng)為Qo

③計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為V(結(jié)果保留2位有

效數(shù)字)。

(3)調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連,若指針指在圖乙所

示位置,則待測電阻的阻值為。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

解析：⑴接1為電流表,滿偏時為10mA,則讀數(shù)為6.80mA;接3為電

壓表,滿偏時為250V,則讀數(shù)為170Vo

(2)電阻箱的電阻為R、=100XlQ+10X5Q=150。，由閉合電路歐姆

定律得E二，?2L二1.5Vo

(3)設(shè)待測電阻為R,已知電表內(nèi)電阻RE己Q,則E=I(Rx+R),則

F1q

、Q-1500^67Q。

I6.9x103

答案：(1)6.80mA170V⑵②150③1.5(3)67

士---------課時訓(xùn)練

——礎(chǔ)鞏固

L(多選)如圖甲所示是觀察電容器充、放電的電路。先將開關(guān)S與1

端相連，電源向電容器充電,然后把開關(guān)S螂向2端，電容器通過電阻

R放電。傳感器將電流信息傳入計算機(jī),可在屏幕上顯示出電流隨時

間變化的I-t曲線。如圖乙所示為實驗過程中得到的一條I.t曲線，

則下列判斷正確的是(BD)

//mA

02460

甲乙

A.開關(guān)撥到2端后,流過電阻R上的電流方向從左向右

B.乙圖顯示的一定是該電容器放電過程中的I-t曲線

C.根據(jù)乙圖可估算出該電容器的電容大小

D.根據(jù)乙圖可估算出該過程中電容器的放電電荷量

解析：開關(guān)撥到2端，電流從右向左流過電阻R,A錯誤；由圖甲可知，

該電容器的充電過程是瞬間完成的，而放電過程中由于電阻R的阻尼

作用，有明顯遲緩現(xiàn)象,故選項B正確；由I.t圖像的含義可知，圖線與

橫、縱軸所包圍圖形面積的大小等于電容器放電過程的放電電荷量，

選項D正確;根據(jù)電容器的電容C=?可知，由于初始電壓U未知，故不

能估算出該電容器的電容大小,選項C錯誤。

2.⑴如圖為多用電表的示意圖，其中S、K、T為三個可調(diào)節(jié)的部件，

現(xiàn)用此電表測量一阻值約為20?30Q的定值電阻,測量的某些操作

步驟如下：

①調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件S,使電表指針停在（選填“電流0刻度”

或“歐姆0刻度”）位置。

②調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件K,使它的尖端指向歐姆擋（選填“X1k”

“X100”“X10”或“XI”）位置。

③將紅、黑表筆分別插入“+”插孔,筆尖相互接觸，調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)

部件（選填“S”“T”或"K”），使電表指針指向（選

填“電流0刻度”或“歐姆0刻度”）位置。

（2）歐姆表調(diào)零后，用“X10”擋測量另一個阻值未知的電阻阻值，發(fā)

現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則下列說法和做法中正確的是（多選）。

A.這個電阻的阻值很小

B.這個電阻的阻值很大

C.為測得更準(zhǔn)確些，應(yīng)當(dāng)換用“XI”擋，并且重新調(diào)零后進(jìn)行測量

D.為測得更準(zhǔn)確些，應(yīng)當(dāng)換用“X100”擋，并且重新調(diào)零后進(jìn)行測量

解析：（1）①使用多用電表時.，首先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,調(diào)節(jié)可調(diào)部件S,使

電表指針停在電流、電壓的零刻度（或表盤左邊的0刻度）的位置。

②選擇合適的擋位，因電阻約為20?30。，則選擇“XI”擋可使指

針指到中間附近,讀數(shù)較準(zhǔn)確。

③選擋后進(jìn)行歐姆調(diào)零:將紅、黑表筆分別插入“+””插孔，筆尖

相互接觸,調(diào)節(jié)可調(diào)部件T,使電表指針指向表盤右邊的歐姆0刻度

位置。

（2）偏轉(zhuǎn)角度小，說明電流小,則電阻大,故A錯誤,B正確；因是大電阻,

則要換擋位大一些,即換“X100”擋。每次換擋后要重新進(jìn)行歐姆調(diào)

零，故C錯誤,D正確。

答案：（1）①電流0刻度②XI③T歐姆0刻度（2）BD

3.（2018?浙江4月選考卷）（1）小明用多用電表測量一小段2B鉛筆芯

的電阻L,正確的操作順序是（填字母）o

A.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流電壓最高擋

B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指到歐姆零點

C.把紅、黑表筆分別接在工兩端,然后讀數(shù)

D.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到合適的擋位,將紅、黑表筆接觸

E.把紅、黑表筆分別插入多用電表“+””插孔，用螺絲刀調(diào)節(jié)指

針定位螺絲，使指針指0

⑵小明正確操作后，多用電表的指針位置如圖所示，則R,=。o

⑶小張認(rèn)為用多用電表測量小電阻誤差太大,采用伏安法測量。

現(xiàn)有實驗器材如下：電源（電動勢3V,內(nèi)阻可忽略），電壓表（量程3V,

內(nèi)阻約3kQ）,多用電表（2.5mA擋、25mA擋和250mA擋，對應(yīng)的

內(nèi)阻約為40Q、4。和0.4。），滑動變阻器RP（0?10Q）,定值電

阻R。（阻值10。），開關(guān)及導(dǎo)線若干。

測量鉛筆芯的電阻限,下列電路圖中最合適的是（填字母），

多用電表選擇開關(guān)應(yīng)置于擋。

解析：⑴操作步驟先機(jī)械調(diào)零,再歐姆調(diào)零然后測量,最后復(fù)位到

“OFF”擋或交流電壓最高擋，所以順序為EDBCA。

⑵讀數(shù)擋位為X1擋,表盤讀數(shù)為2.9,所以讀數(shù)為2.9Qo

(3)由題意可知,被測電阻比較小,用R。串聯(lián)后能起到保護(hù)作用。被測

電阻是小電阻,故需要用電流表外接法,故選B電路。估測電流最大值

為1二」一七230mA,故要選250mA擋。

答案：(1)EDBCA(2)2.9(3)B250mA

4.在“練習(xí)使用多用電表”實驗中，某同學(xué)使用多用電表來測量螺口

型白熾燈的燈絲電阻，燈泡標(biāo)有“220V100W”字樣，回答以下問題:

(1)該同學(xué)采用“X100”擋進(jìn)行測量，則實際的測量結(jié)果為圖甲中的.

(選填“a”“b”或"c”)位置。

⑵為了用多用電表測得比較準(zhǔn)確的燈絲阻值,還需要進(jìn)行的操作步

驟順序是(填字母)。

A.將選擇開關(guān)置于“XIk”擋

B.將選擇開關(guān)置于“X10”擋

C.將紅、黑表筆短接

D.調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針指左側(cè)零刻度

E.調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指針指右側(cè)零刻度

F.將選擇開關(guān)置于“OFF”或直流電壓500V擋

G.將選擇開關(guān)置于“OFF”或交流電壓500V擋

11.測量電阻

(3)該同學(xué)繼續(xù)用該多用電表測量某電池的電壓，選擇開關(guān)位置如圖

乙所示,測量時電表指針位置如圖甲中b位置,則該同學(xué)測得的電池

電壓為Vo

乙

解析：(1)標(biāo)有“220V100W”的燈泡在正常工作狀態(tài)下，其電阻R=

?二484則用歐姆“X100”擋進(jìn)行測量時,其阻值應(yīng)在個位數(shù)區(qū)域,

故實際的測量結(jié)果為圖甲中的Co

⑵由⑴的解答可知,指針偏角過大,故應(yīng)換用“X10”擋進(jìn)行測量，

換擋后需要進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使指右

側(cè)零刻度處,然后進(jìn)行電阻測量,測量完成后，將開關(guān)置于“OFF”或交

流電壓500V擋，故順序為BCEHGo

⑶多用電表的直流電壓擋表盤刻度是均勻的,故應(yīng)讀中間的均勻刻

度，讀得電池電壓為L15Vo

答案：⑴c(2)BCEHG(3)1.15

5.某學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用圖甲所示的實驗電路測量平行板電容器的

電容。

⑴圖甲中電流表A,量程為300uA,無法滿足實驗需要，需并聯(lián)一電

阻箱R使其量程擴(kuò)大為600uAo由于電流表Ai內(nèi)阻未知，無法確定

電阻箱％的阻值,該小組同學(xué)設(shè)計了圖乙所示的電路，已知電流表A?

與A量程相同。實驗操作步驟如下：

①按照圖乙連接電路，電阻箱L和滑動變阻器Rz的阻值調(diào)到最大c

②斷開開關(guān)S”閉合開關(guān)S2。調(diào)節(jié)比,使電流表A1和A?讀數(shù)均為

200uAo

③閉合開關(guān)Si,調(diào)節(jié)R,和L,保證電流表A?讀數(shù)不變,則當(dāng)電流表/

讀數(shù)是uA時，電流表A,與R并聯(lián)即可做量程為600uA的

電流表使用。

⑵完成電流表的改裝后，繼續(xù)測量平行板電容器的電容,具體實驗操

作步驟如下：

①按圖甲接好實驗電路，請在圖丙中將缺失的導(dǎo)線用筆畫線補充完整。

②先將圖丙中開關(guān)Si閉合,再將單刀雙擲開關(guān)S3接“a”，記下此時電

壓表讀數(shù)6.2Vo

③調(diào)節(jié)圖丙中滑動變阻器的滑片P至阻值最大,將單刀雙擲開關(guān)S3接

“b”同時開始計時，每5s或10s讀一次電流表Ai的示數(shù)i,記錄

數(shù)據(jù)。

④以電流表Ai的示數(shù)i為縱軸、時間t為橫軸，在坐標(biāo)紙上繪制點,

請用平滑曲線在圖丁中畫出i-t圖線。

⑤根據(jù)實驗結(jié)果和圖像信息，估算電容器的電容C=F（結(jié)果保

留2位有效數(shù)字）。

解析：（1）③電流表A1量程為300uA,需并聯(lián)一電阻箱R使其量程擴(kuò)

大為600nAo并聯(lián)的電阻箱的阻值要與電流表A內(nèi)阻相等，電流表

A2讀數(shù)是200uA,當(dāng)電流表A讀數(shù)是100uA時，通過電流表&和變

阻箱的電流相同，兩者電阻相等，電流表A.與Ri并聯(lián)即可做量程為

600uA的電流表使用。

⑵①根據(jù)電路原理圖，實物連線如圖a所示。

圖a

④以電流表Ai的示數(shù)i為縱軸、時間t為橫軸，在坐標(biāo)紙上繪制點,

請用平滑曲線在圖丁中畫出i-t圖線如圖3所示。

⑤由分流作用可知，由電流定義式有2可邛,整理得C二年,i.t圖像與

坐標(biāo)軸所圍的面積,即為ite35X25X5X10^04.375X10-3C,則

C=—=2X4-375x103F^i.4X10-3Fo